电子节能灯与电子镇流器设计与制造

第一章 概论

第一节 我国照明行业的发展概况

第二节 各类照明光源

一、卤钨灯

二、荧光灯

三、高压钠灯

四、金属卤化物灯

五、白色发光二极管(LED)

第三节 电子镇流器

一、电子镇流器的组成

二、电子镇流器的优点

第四节 电子节能灯和电子镇流器中的一些常用术语

第二章 荧光灯管的特性

第一节 荧光灯的结构及其工作原理

一、荧光灯的结构

二、荧光灯中所用的荧光粉

第二节 荧光灯的制造工艺

第三节 气体放电机理

一、气体放电的伏安特性

二、荧光灯的伏安特性

三、电感镇流器的工作原理

四、用电子镇流器驱动荧光灯管

第四节 单端荧光灯

一、单端荧光灯的型号

二、荧光灯管的主要参数

第五节 双端荧光灯

一、双端荧光灯的种类

二、双端荧光灯的型号

三、灯的外形及灯头型号

四、灯的外形尺寸及其电参数

第六节 自镇流荧光灯的主要参数

一、自镇流荧光灯型号的编写规则

二、国家标准GB/T 17263-2002对自镇流荧光灯的要求

三、欧洲共同体对紧凑型荧光灯的质量法规

四、美国能源之星对紧凑型荧光灯的性能要求

第七节 光源的色表、显色性和色温

第三章 紧凑型荧光灯及电子镇流器的基本电路

第一节 电子镇流器电路的基本组成

第二节 半桥逆变电路及其工作原理

一、EMI滤波电路及整流、平滑滤波电路

二、半桥逆变电路的工作原理

三、电容C4的续流作用

第三节 半桥逆变电路的瞬态分析

一、负载为小功率、粗管径灯管时半桥逆变电路的瞬态分析和工作频率的计算

二、考虑启动电容时半桥逆变电路的瞬态分析

三、上述数学分析的结论

四、影响镇流器工作频率的一些因素

第四节 半桥逆变电路的其他形式

一、半桥逆变电路变异形式之一

二、半桥逆变电路变异形式之二

三、半桥逆变电路变异形式之三

四、半桥逆变电路变异形式之四

第五节 低功率因数自镇流荧光灯可靠性的判断

一、用电子镇流器综合性能测试仪测量节能灯的输入/输出特性

二、根据发射极或集电极电流波形对电路参数进行调试

三、在恒温箱中观察节能灯的功率随时间、频率随电压变化情况

四、在灯筒内长时间连续点燃被试节能灯

五、开关试验

第六节 回扫式逆变电路

一、电路的工作原理

二、电路的元器件参数

第七节 推挽式逆变电路

一、电路的工作原理

二、应用电路举例

第八节 自振荡IC芯片

一、用磁环变压器的半桥逆变电路的缺点

二、紧凑型荧光灯常用的IC驱动芯片

第九节 高压自振荡驱动芯片IR2153

一、IR2153的结构框图及引脚功能

二、IC的定时振荡器

三、IR2153的性能

四、用IR2153组成的电子镇流器电路

五、厚膜电路IR5×H

六、厚膜电路IR5×H应用举例

第十节 高压自振荡驱动芯片L6569

一、L6569的特点

二、用L6569组成一体化节能灯或电子镇流器

第十一节 紧凑型荧光灯专用芯片UBA2024

一、UBA2024的结构框图

二、UBA2024的工作说明

三、UBA2024应用电路中元器件参数举例

第十二节 紧凑型荧光灯专用芯片FAN7710

一、FAN7710的主要特点

二、FAN7710的引脚功能

三、FAN7710的应用电路及其工作分析

第四章 电子镇流器及节能灯中常用的无源器件及材料

第一节 电阻

一、电阻的结构

二、电阻的性能参数

第二节 电容器

一、电容器的分类

二、电容器的主要性能参数

三、电容器性能参数的表示方法

四、各类薄膜电容器性能的比较及其应用场合

五、电磁干扰抑制电容器(安规电容器)

第三节 电解电容器

一、电解电容器的结构

二、电解电容器的性能参数

三、电解电容器允许承受的纹波电流

四、电解电容器的质量判别方法

五、使用电解电容器时应注意的事项

第四节 磁性元件

一、锰锌铁氧体及其性能参数

二、初始磁导率、有效磁导率、电感因数、线圈匝数的计算

三、饱和磁通密度、磁芯中磁感应强度的计算

四、居里温度

五、磁性材料的功率损耗

六、磁芯的最高安匝数

七、电子镇流器中磁性材料的选用

第五节 电磁线

一、电磁线的种类

二、导线的线规(Wire Gauge)

三、电感线圈线径的选择、镇流器线圈的计算举例

四、集肤效应对线径选择的影响

第六节 保险丝

一、保险丝的形状及熔体结构

二、保险丝的性能参数

第七节 印制电路板

一、有关印制电路板的一些术语

二、常规的印制电路板基板材料

三、印制电路板版图的设计

四、印制电路板成品的检验

第五章 电子节能灯及镇流器中所用的二极管及三极管

第一节 半导体二极管的特性和参数

一、二极管的伏安特性

二、整流二极管的主要参数

第二节 二极管的动态开关特性

一、二极管从正向导通到反向截止的反向恢复时间

二、反向恢复时间的测量

三、反向恢复时间的产生原因——电荷存储效应

第三节 双极型三极管的开关特性

一、三极管的三个工作区域

二、双极型三极管的开关时间

三、减小开关参数影响的方法

第四节 双极型三极管的开关损耗

一、三极管功率损耗的计算

二、减少三极管开关损耗和发热的措施

第五节 双极型三极管的安全工作区

一、功率三极管的安全工作区

二、二次击穿(S/B)现象

第六节 半桥逆变电路中冷爆现象的分析及三极管参数的选择依据

一、三极管的工作状态及冷爆现象的分析

二、双极型三极管参数的选择

第七节 高频高增益的双极型器件(H2BIP)

一、有源抗饱和电路

二、美国H2BIP管子的性能参数

三、用H2BIP型三极管组成的电子镇流器

第八节 MOS场效应功率开关管

一、MOS场效应管的结构

二、MOS场效应管的静态特性

三、MOS场效应管的动态特性

四、MOS场效应管的型号举例

五、MOS场效应管的安全工作区

六、MOS场效应管的驱动

七、MOS场效应管的并联使用

八、对MOS场效应管的保护措施

九、MOS场效应管与双极型器件(BJT)的比较

十、功率MOS场效应管的最新进展

第九节 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)

一、IGBT的结构及工作原理

二、IGBT的静态特性

三、IGBT的开关特性

四、IGBT的开关损耗特性

五、IGBT的驱动

第六章 电子节能灯和镇流器的输入特性及减小输入电流谐波的方法

第一节 电子节能灯和镇流器输入电流的谐波

第二节 电子节能灯和镇流器输入电流的谐波含量及其表示方法

一、输入电流的谐波含量的表示方法

二、电流谐波的危害

第三节 电子节能灯和镇流器的线路功率因数

一、线性系统的功率因数

二、非线性负载的功率因数

第四节 功率因数的无源校正

第五节 逐流电路

第六节 双向自供辅助电源式PFC电路(双泵电路)

一、双泵电路的工作原理

二、双泵电路的两种改进形式

第七节 感性负载电流谐波抑制电路

第八节 高频泵电路

一、高频泵电路的工作原理

二、采用高频泵电路的36W电子镇流器

三、高频泵电路的缺点

第九节 用分立组件组成的有源谐波抑制电路

一、有源谐波抑制的PFC电路原理图

二、图6-15所示有源谐波抑制电路的实用电路

三、用半桥驱动IC芯片IR2153组成的PFC电路

四、图6-20所示电路的改进电路

第七章 电子镇流器的有源功率因数校正电路

第一节 APFC电路的工作原理

一、APFC电路的基本类型

二、升压型APFC电路的工作原理

三、APFC电路中开关频率fSW的表达式及其与升压电感L的关系

四、APFC控制器的相关波形

第二节 峰值电流控制APFC控制器IC KA7526

一、KA7526芯片的特点

二、KA7526的结构框图及各引脚功能

三、KA7526的工作原理

四、应用电路举例

五、元器件参数选择依据

第三节 峰值电流控制APFC控制器L6561/L6562

一、L6561/L6562的结构框图

二、用L6562组成的APFC电路

三、APFC电路参数计算

四、用L6561组成的2×20W、2×40W一拖二电子镇流器

五、使用APFC IC的一些经验

六、APFC电路的EMI滤波电路

第四节 其他有代表性的峰值电流控制APFC控制器

一、APFC控制器MC33262/MC34262

二、APFC控制器MC33232

三、APFC控制器MC33368

四、APFC控制器FAN7527

五、过渡模式(TM)APFC控制器的最新进展

第五节 固定开通时间零电流开关(ZCS)升压式APFC控制器

一、固定开通时间零电流开关APFC控制器的结构框图和工作原理

二、固定开通时间零电流开关APFC控制器UC1852/UC2852/UC3852

三、固定开通时间APFC控制器FAN7528/FAN7529/FAN7530

四、临界导通模式APFC电路的优缺点

五、常用的开通时间不变的APFC芯片

第六节 固定开关频率平均电流型APFC控制器

一、固定频率平均电流型APFC控制器组成框图

二、增益调制器的输入

三、开关管占空比的控制、前(后)沿调制

第七节 固定频率、平均电流型APFC控制器UC3854、UCC1817/18、UCC2817/18、UCC3817/18

一、固定频率、平均电流型APFC控制器UC3854

二、固定频率、平均电流型APFC控制器UCC3817/18、UCC2817/18、UCC1817/18

第八节 固定频率、平均电流型、连续导通模式APFC控制器FAN4810、ML4821、IR1150

一、固定频率、平均电流型、连续导通模式APFC控制器FAN4810

二、固定频率、平均电流型、连续导通模式APFC控制器ML4821

三、固定频率、平均电流型、连续导通模式APFC控制器IR1150

四、各种固定频率、平均电流型、连续导通模式APFC控制器芯片

五、分析和阅读固定频率、平均电流型延续导通模式APFC控制器电路图的方法

第八章 荧光灯的启动要求及预热启动

第一节 荧光灯的启动要求

第二节 荧光灯的预热启动

一、日光灯的启动

二、荧光灯的预热方式

第三节 热敏电阻

一、PTC热敏电阻的特性

二、PTC热敏电阻的参数

三、NTC热敏电阻

第四节 荧光灯用PTC热敏电阻的预热启动

一、由PTC热敏电阻组成的灯丝预热电路

二、PTC热敏电阻在灯丝预热电路中的正确选用

第五节 荧光灯的无功耗预热启动

一、将PTC热敏电阻与触发二极管串联

二、将PTC热敏电阻与压敏电阻串联

三、通过继电器将PTC热敏电阻关断

四、用变频法预热启动

第九章 电子镇流器的保护电路

第一节 过电流保护

第二节 过电压保护及压敏电阻的选用

一、压敏电阻的特性

二、压敏电阻对过电压的保护原理

三、压敏电阻的参数

四、压敏电阻的命名方法

五、压敏电阻在电子镇流器中的应用

第三节 电子镇流器的异常状态保护

一、异常状态

二、对异常状态保护电路的要求

第四节 电子镇流器的异常状态保护电路

一、异常状态保护电路之一

二、异常状态保护电路之二

三、异常状态保护电路之三

四、异常状态保护电路之四

五、异常状态保护电路之五

六、采用可恢复的过电流保护元件——聚合物开关(Polyswitch)

七、IC中的异常状态保护

第十章 电子镇流器控制器IC

第一节 概述

第二节 自振荡镇流器控制器IR2520D

一、IR2520D的结构框图及各引脚功能

二、电路功能说明

三、适应不同灯管的设计步骤

四、电路的调整

第三节 自振荡镇流器控制器IR2157/IR21571

一、IR2157的结构框图及各引脚功能

二、IR2157的预热启动

三、IR2157的各种保护功能及自动再启动

四、IR2157的低压电源——自举电源

五、电源去耦旁路电容、地线在PCB布线时的一些规则

六、IR2157应用举例

七、IR21571与IR2157的区别

第四节 具有调光功能的IR2159/IR21591、IR21592/IR21593

一、IR21592/IR21593的结构框图及引脚功能

二、实现调光功能的方法

三、IR21592/IR21593的调光功能

四、对触发启辉电流的限制

五、用IR21592/IR21593组成的36W调光电路

第五节 自振荡镇流器控制器UBA2021

一、UBA2021的结构框图

二、用UBA2021组成的紧凑型荧光灯

三、用UBA2021组成的58W荧光灯管的电子镇流器

四、UBA2021的外接保护电路

五、电子镇流器控制芯片UBA2014

第六节 高压自振荡镇流器控制器L6574

一、L6574的结构框图及各引脚功能

二、L6574各部分的作用

三、L6574的应用电路

第七节 电子镇流器控制器KA7541、FAN7544及KA7543

一、电子镇流器控制器KA7541

二、电子镇流器控制器FAN7544

三、具有反馈调光功能的镇流器控制器KA7543

第八节 镇流器控制器MC33157

一、MC33157的特点

二、MC33157的简化结构框图及各引脚功能

三、电路各部分功能的说明

四、用MC33157组成的2×55W灯管镇流器电路

第九节 APFC及电子调光镇流器控制器ML4833

一、ML4833的主要特点

二、ML4833的结构框图及引脚功能

三、ML4833 功率因数校正部分的功能

四、ML4833镇流器控制驱动部分的功能

五、ML4833的典型应用电路

第十节 PFC及电子镇流器控制器IR2166

一、IR2166的特点

二、IR2166的结构框图及各引脚功能

三、IR2166镇流器控制与驱动部分的功能

四、IR2166功率因数校正部分的功能

五、IR2166的应用电路

第十一节 由低压电源供电的推挽(调光)电路

一、用IR2156组成的低压非调光电路

二、用IR21592组成的调光电路中外接元件参数的选用

三、低压线路中PCB走线的考虑

四、升压变压器的设计

五、输出电感的设计

第十二节 冷阴极荧光灯电子镇流器

一、冷阴极荧光灯(CCFL)的特点

二、UBA2071/UBA2071A的结构框图和主要性能特点

三、UBA2071/UBA2071A各部分的功能说明

四、UBA2071的应用电路

第十三节 卤钨灯用电子变压器

一、IR2161的特点

二、用IR2161组成的卤钨灯的电子变压器

三、用IR2161组成的电子变压器的设计

四、电子变压器的开路保护

第十四节 高强度气体放电(HID)灯电子镇流器

一、HID灯及其电子镇流器的特点

二、UBA2030T的性能及特点

三、UBA2030T的功能说明

四、UBA2030T的应用电路

五、HID灯在汽车前灯中的应用

第十一章 电子节能灯和电子镇流器的流水线生产及产品的安全认证

第一节 元器件的检验与筛选

一、二极管

二、电解电容器

三、薄膜电容器

四、电阻

五、开关三极管

六、磁性材料

七、节能灯的塑料外壳

第二节 电子节能灯和电子镇流器的流水线生产

一、电子节能灯和电子镇流器的流水线生产流程

二、在波峰焊接时应注意的事项

三、对补焊中焊接质量的要求

四、测试、老化、检验中应注意的事项

第三节 电子镇流器新产品研发的过程控制

一、开发项目的来源

二、新产品试制的四个阶段

第四节 有关电子节能灯和电子镇流器的国家标准

一、荧光灯系列

二、电子镇流器系列

三、关于能效标准

四、管形荧光灯镇流器节能产品认证的实施规则和过程

第五节 电子节能灯和电子镇流器的安全认证

一、有关安全认证的要求

二、我国的3C认证以及如何申请3C认证

第六节 关于电子节能灯和电子镇流器的电磁兼容问题

一、电子节能灯和电子镇流器中的电磁干扰源

二、电磁干扰中传导干扰的两种形式及其判别方法

三、消除和减小电子镇流器中传导干扰的方法

四、无源滤波电路的类型和作用

五、差模滤波器及共模滤波器在EMC测试的各个频段的作用

第七节 电子节能灯的UL安全认证

一、如何选择认证机构

二、如何申请认证

三、工厂现场审查

四、跟进服务

参考文献

《电子节能灯与电子镇流器设计与制造》系统讲述了电子节能灯与电子镇流器的工作原理、元器件参数设计，以及电子镇流器的功率因数校正原理、灯管的控制和驱动所用的集成电路等，其内容涵盖了电子节能灯和电子镇流器生产中所涉及的相关知识，既有理论分别，又有实践经验。此外，《电子节能灯与电子镇流器设计与制造》还介绍了3C认证及UL认证所必须准备的文档资料及应注意事项。《电子节能灯与电子镇流器设计与制造》深入浅出，对生产实践中所涉及的问题，均从理论上给出合理的分析与阐述，既适合于从事电子节能灯与电子镇流器生产和开发的电子工程技术人员参考应用，亦可供大专院校电光源专业的教师和学生阅读参考。